王建春，周知進，胡斌梁

（1.湖南科技大學機電工程學院，湖南湘潭 411201；2.湖南科技大學機械設備健康維護省重點實驗室，湖南湘潭 411201）

0 前言

流量的穩(wěn)定性是機油泵綜合性能的主要體現(xiàn)[1]，機油泵最常見的不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在流量突然降低，這種現(xiàn)象往往是由于限壓閥上的閥芯偏離正確配合面，閥芯不能正常復位而造成的。限壓閥是在整個發(fā)動機潤滑系統(tǒng)回路中，如果遇到壓力過高時，為保護回路中的儀表儀器及傳感設施不受損壞而自動卸荷的裝置。限壓閥在汽車潤滑系統(tǒng)中是一種過載保護裝置，其基本結構有獨立式和內置式兩種。為保證機油泵在正常供油情況下的穩(wěn)定性，以獨立式限壓閥居多，獨立式結構不僅可減少機油泵本身的加工難度、提高加工精度，而且對回路油壓穩(wěn)定性有優(yōu)勢。許多限壓閥是裝在機油泵的出油管路中，其限壓閥閥芯目前一般采取球閥芯和錐閥芯兩種結構型式。

目前國內常見的機油泵限壓閥大都是錐面對錐面接觸達到密封的，這樣限壓閥閥體和閥芯的錐面部位加工難度較大，且兩者達到一致的難度較大；對彈簧兩端面的平行度要求也很高，且由于對中性差，閥體和閥芯的接觸面有時會出現(xiàn)橢圓與圓配合的現(xiàn)象，使密封性變差，造成部份機油泵限壓閥在工作時有滲漏現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)開啟壓力不穩(wěn)定等問題[2]。

而用鋼球做閥芯的限壓閥，鋼球是由按國標GB/T308控制質量的專業(yè)生產廠家生產，其硬度高、球形誤差小、表面質量與圓度等公差要求都能得到很好地保證。由于鋼球各方向都是圓的，具有自動調心能力，對中性好，鋼球對錐面的密封性好，泄壓后鋼球的復位性也好于錐面閥芯，因此機油泵限壓閥在工作時無滲漏現(xiàn)象、且開啟壓力較穩(wěn)定。

為了比較兩種閥芯限壓閥對開啟壓力波動的影響，在湖南江濱機器集團有限公司機油泵實驗臺進行了大量實驗，獲得了許多實驗數(shù)據(jù)。

1 限壓閥芯接觸型式比較

圖1和圖2是使用圓柱圓錐面閥芯和使用鋼球閥芯時接觸面可能出現(xiàn)的情況分析。第一種情況，閥體錐面與閥芯錐面接觸式，若兩者軸線對中，則接觸面密封較好，如圖1（a）所示。當兩者軸線由于各種原因導致閥芯復位時不能對中，則出現(xiàn)閥體圓面與閥芯橢圓面配合的情況出現(xiàn)，這樣就會造成液壓油泄漏增大，開啟壓力不穩(wěn)，如圖1（b）所示。

圖1 限壓閥錐閥芯正常與軸線偏離圖

而采用球閥芯的限壓閥，其特點是閥芯呈球形，具有自動調心性，可以補償不同心度和閥體軸撓度兩者軸線造成的誤差，具有較好的接觸面密封性能。如圖2所示。

圖2 限壓閥球閥芯結構圖

2 實驗裝置

本研究試驗系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 試驗臺的傳動及管路

在發(fā)動機系統(tǒng)中，機油壓力不穩(wěn)定的主要原因除了與油壓回路有關外，決定因素在于機油泵本身的結構設計和齒部參數(shù)[4]，因此，本實驗研究是在模擬發(fā)動機潤滑回路工況條件下進行的。實驗開始前由油箱中油溫加熱器將油溫加熱至80oC，機油泵通過調速電機直接帶動，機油泵限壓閥安裝在機油泵出口處，接下來的管道中分別安裝有壓力傳感器、主油路限壓閥、流量計和調壓閥等。

每種閥芯的限壓閥采用了12個同型號限壓閥的進行對比試驗[3]，其中錐閥芯的編號為001～012，球閥芯的編號為020～031，其實驗的結果和數(shù)據(jù)如表1。

表1 錐形與鋼球閥芯對機油泵穩(wěn)定性的對比試驗

從實驗數(shù)據(jù)表1和圖4可以看出，采用球閥芯限壓閥的開啟壓力始終在1.5 MPa附近微幅波動，而采用錐閥的開啟壓力則波動巨大。采用錐閥芯限壓閥開啟壓力均值為1.172 5 MPa，偏差為0.082 3，而采用球閥芯開啟壓力均值為1.515 MPa，偏差為2.454 5×10-4，從偏差數(shù)據(jù)可以得出錐閥芯限壓閥數(shù)據(jù)嚴重分散，而球閥芯開啟壓力則在均值附近有微小波動。因此，無論在什么情況下采用鋼球都優(yōu)于錐芯，錐閥芯限壓閥基本上難以達到設計要求。對于車用動力系統(tǒng)，機油壓力的穩(wěn)定致關重要，如果限壓閥出現(xiàn)問題，勢必導致供油特性變化[5-6]，嚴重時會導致發(fā)動機抱軸、燒瓦。機油泵保持流量穩(wěn)定性在設計生產限壓閥時應該特別注意閥芯的問題。

圖4 兩種閥芯限壓閥開啟壓力對比曲線

4 結論

通過在湖南江濱機器集團有限公司機油泵試驗臺進行的大量實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行了深入分析，得出如下結論：機油泵的限壓閥閥芯型式對開啟壓力波動具有重大影響，經過球閥芯和錐閥芯的比較研究，采用鋼球的閥芯的壓力穩(wěn)定性比錐形好，所以采用鋼球作為閥芯對保持機油泵的流量穩(wěn)定有很重要的意義。

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